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Toxizität von Glutaraldehyd und deren Reduktion durch Quervernetzung mit bovinem Kollagen und Dentin in chemischen und zellbiologischen Verfahren

URN to cite this document: urn:nbn:de:bvb:355-epub-128531

Zielinski, Andreas (2010) Toxizität von Glutaraldehyd und deren Reduktion durch Quervernetzung mit bovinem Kollagen und Dentin in chemischen und zellbiologischen Verfahren. PhD, Universität Regensburg

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Abstract (German)

Glutaraldehyd (GA) wird klinisch bei der Behandlung überempfindlicher Zähne und in Dentinadhäsiven eingesetzt, wobei typischerweise 15 µl einer 5%-igen Lösung auf freiliegende, kollagenreiche Dentinoberflächen gelangen. In vorliegender in vitro Studie wurden Interaktionen (37 ºC, 24h) von wässrigen Glutaraldehydlösungen verschiedener Konzentrationen mit bovinem Kollagen und Dentin untersucht. Dabei stand die Frage nach der Herabsetzung der Toxizität im Vordergrund, welche auf der Bindefähigkeit von GA an Kollagen infolge von Quervernetzung beruht. Es wurden drei verschiedene bovine kollagene Materialien benutzt: ein nativer Kollagenschwamm aus der Hämostase (Collatamp©/ Innocoll), Dentinscheiben (6mm Durchmesser, 500 µm Dicke) aus extrahierten Inzisivi und Scheiben von demineralisiertem Dentin (19% EDTA, 24h) selbiger Herkunft. In zwei chemischen Versuchsdesigns (Trinitrobenzolsulfonsäure, Purpald©) wurde mittels photometrischer Vermessung quantitativ der Quervernetzungsgrad nach Aldehydkontakt und die nicht gebundene, freie Stoffmenge des Aldehyds bestimmt. Im Agaroverlay-Test wurde die Toxizität von freiem Aldehyd auf L-929 Mausfibroblasten getestet. Es zeigte sich, dass die Ergebnisse aller drei Versuche kongruent waren, und die chemischen Versuche den zellbiologischen in seiner Aussage stützten. Eine deutlich konzentrationsabhängige Wirkung des Glutaraldehyds am Kollagen wurde erkannt, mit abnehmender Anzahl freier Aminogruppen und Zunahme des Zelluntergangs im zellbiologischen Test bei höheren GA-Konzentrationen. Zwischen den kollagenen Materialien bestand ein erheblicher Unterschied hinsichtlich der Aldehydretention. Dentin im Originalzustand bewies – wahrscheinlich aufgrund der Abschirmung freier Aminogruppen durch die mineralische Matrix im Dentin – kaum Bindungsfähigkeit, gefolgt von dem Kollagenschwamm. Die beste Aldehydretention zeigte demineralisiertes Dentin. Trotz anteiliger Bindung vorhandenen Aldehyds konnte im Bereich klinisch relevanter Konzentrationen (15 µl/ 5%) bei keinem Material eine Herabsetzung der Toxizität erreicht werden; allenfalls in der Hochrechnung bei höheren Schichtdicken (2mm) ergab sich eine – jedoch eher theoretische – Totalbindung durch beide Dentinvarianten bei 15 µl/ 5%. GA bleibt weiterhin eine potentiell pulpatoxische Substanz.

Translation of the abstract (English)

Glutaraldehyde (GA) is used in dentistry as a desensitizing agent on hypersensitive teeth and in dentin adhesives. Clinical application implies a single dose of 15µl with a concentration of 5% on exposed dentin surfaces containing collagen. In this study, various concentrations of aqueous GA solutions were examined in vitro (37ºC, 24h) for interacting effects on three different conditions of bovine collagen: collagen sponge Collatamp© (Innocoll, Germany) native dentin from extracted bovine incisors and EDTA demineralised (19%, 24h) bovine dentin. The aspect of the collagen’s capacity to bind GA via cross-linking to locally reduce toxicity was the main concern. Two chemical assays (trinitrobenezenesulfonic acid, Purpald©) with photometrical determination were accomplished. The toxic effect of GA on L-929 mouse fibroblast was also investigated in agar overlay technique (AOL). Dentin and collagen specimens were prepared as disks (6mm diameter, about 500 µm thickness). The study has shown that the chemical assays substantiate the results of the cell culture test: GA caused cross-links in collagen depending on concentration, whereby higher amounts of GA lead to a greater reduction of collagen amino groups and therefore to an increased cell damage in AOL. Considerable difference between the collagen materials occurred regarding the capability to cross-link with GA. For native bovine dentin minimum cross-linking potential was found, most likely because of contact inhibition by the mineral matrix of the dentin. Data suggested much better capacity for the Collatamp© sponge and demineralised dentin, the latter with the best potential. The results indicated however, that irrespective of collagen’s GA adsorbent effect no further appreciable local reduction of toxicity could be found at a clinical GA concentration of 5%. An extrapolation of the data to thicker dentin layers of 2mm lead to the assumption that GA might be completely crosslinked to collagen even at 15µl/5%, but still remains a possible threat to the pulp.

Item Type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Referee:	Prof. Dr. Gottfried Schmalz
Date of exam:	03 February 2010
Institutions:	Medicine > Lehrstuhl für Zahnerhaltung und Parodontologie
Keywords:	Glutaraldehyd, Toxizität, Dentinadhäsiv, Dentin, Kollagen, Quervernetzung, Trinitrobenzolsulfonsäure, Purpald, Zellkultur, glutaraldehyde, toxicity, dentin bonding agent, dentin, collagen, cross-link, trinitrobenezenesulfonic acid, Purpald, cell culture
Subjects:	600 Technology > 610 Medical sciences Medicine
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Owner:	Universitätsbibliothek Regensburg
Deposited On:	19 Feb 2010 17:34
Last Modified:	21 Jul 2011 00:20
Item ID:	12853

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